(57)【要約】【課題】  従来のスリップ防止システムでは、スリップが発生した場合にエンジンの出力を制御せずに、単にクラッチ等の伝達機構で車軸への駆動力を調節するものであるので、半クラッチ状態においては、エンジンのエネルギーが無駄に消費される問題がある。  また、対地速度センサを用いてスリップを判断する技術に関しては、車軸等の回転数を計測する回転数センサ以外に当該対地速度センサを設ける必要があり、しかも対地速度センサは高価であるために、作業車両の製造コストが高くなる問題がある。【解決手段】  制御装置２は、前側左車軸１１ａ等の車軸の回転数センサから各車軸の実回転数を検出し、他方、エンジン回転数センサ６と変速比検出センサ７とから得られる情報で各車軸の推定回転数算出し、実回転数と推定回転数との回転数差が、設定回転数以上である場合にスリップが発生したと判断する。【選択図】図２
2006218974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの出力を、変速機、差動ギヤ、車軸を介して車輪へ伝達する作業車両における前記車軸の実回転数を検出する実回転数検出手段の検出値に基づいて、前記車輪のスリップを防止するスリップ防止システムにおいて、
前記エンジンの回転数と前記変速機の変速比とから算出される車軸の推定回転数と、前記実回転数検出手段によって検出された前記車軸の実回転数との回転数差が、
予め定められた設定回転数以上である場合にスリップが発生したと判断する第１のスリップ判断手段を具備することを特徴とするスリップ防止システム。
【請求項２】
エンジンの出力を、変速機、差動ギヤ、車軸を介して車輪へ伝達する作業車両における前記車軸の実回転数を検出する実回転数検出手段の検出値に基づいて、前記車輪のスリップを防止するスリップ防止システムにおいて、
前記実回転数検出手段の検出値に基づいて、各車軸の回転数差が予め定められた設定回数以上になった場合に、
又は、
前記実回転数検出手段の検出値に基づいて、いずれかの車軸の回転数と各車軸の平均回転数との回転数差が予め定められた設定回転数以上となった場合に、
スリップが発生したと判断する第２のスリップ判断手段を具備することを特徴とするスリップ防止システム。
【請求項３】
スリップが発生していると判断された場合に、
最も速い回転数の車軸を、前記推定回転数、又は前記平均回転数まで減速するように制御してなる請求項１又は請求項２のいずれかに記載のスリップ防止システム。
【請求項４】
前記作業車両に設けられるステアリングハンドルの操作角度が、予め定めた設定角度以上操作された場合には、スリップの発生の有無を判断せず、
他方、
前記ステアリングハンドルの操作角度が、予め定めた設定角度の範囲内にある場合には、スリップの発生の有無を判断してなる請求項１から請求項３のいずれかに記載のスリップ防止システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業車両の車輪のスリップを検知し、スリップを検知するとスリップしないように制御する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、作業車両の一例として耕耘等を行う農用作業車がある。
このような農用作業車は、機体後部に設けられる作業機を圃場に接触させて作業を行うため、機体本体に掛かる負荷が大きいので、車輪がスリップすることがある。
このようにスリップが発生すると、作業車両の作業効率が下がる、圃場内で停止する、或いは、安定性が低下する等の問題がある。
そこで、従来より、作業車両にスリップを防止するためのシステムを搭載することによって、上述のような問題が発生することを防止している。
このような技術の一例としては、下記特許文献１に示すようなものがある。
この特許文献１には、スリップが発生した場合に、エンジンから車輪へ駆動力を伝達する経路上のクラッチを半クラッチ状態にすることによって、駆動力を弱めてスリップの発生を抑制するものである。
その他の技術としては、作業車両に対地速度センサ等を設けて作業車両の実速度を検出し、その実速度が車輪又は車軸の実回転数で出るはずの速度に達していない場合に、スリップと判断してエンジンの回転数を下げる技術等がある。
【特許文献１】特開平６−５８３４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、上記特許文献１に示されるような技術では、スリップが発生した場合にエンジンの出力を車軸等に伝達する駆動力を弱めることによって、スリップの発生を抑制するものであるので、エネルギーが無駄に消費され、車速が落ちて仕上がりが悪くなる問題がある。
即ち、上記特許文献１に示される技術は、スリップが発生した場合にエンジンの出力を制御せずに、単にクラッチ等の伝達機構で車軸への駆動力を調節するものであるので、半クラッチ状態においては、エンジンのエネルギーが無駄に消費され、全車輪への動力伝達の回転数が減少し、更にエンジンの回転数も減少されるので、トルク低下が発生する。よって耕耘作業等では速度変化による仕上がりが悪くなる問題がある。
また、上述した対地速度センサを用いてスリップを判断する技術に関しては、車軸等の回転数を計測する回転数センサ以外に当該対地速度センサを設ける必要があり、しかも対地速度センサは高価であるために、作業車両の製造コストが高くなる問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００５】
請求項１においては、エンジンの出力を、変速機、差動ギヤ、車軸を介して車輪へ伝達する作業車両における前記車軸の実回転数を検出する実回転数検出手段の検出値に基づいて、前記車輪のスリップを防止するスリップ防止システムにおいて、前記エンジンの回転数と前記変速機の変速比とから算出される車軸の推定回転数と、前記実回転数検出手段によって検出された前記車軸の実回転数との回転数差が、予め定められた設定回転数以上である場合にスリップが発生したと判断する第１のスリップ判断手段を具備するものである。
【０００６】
請求項２においては、エンジンの出力を、変速機、差動ギヤ、車軸を介して車輪へ伝達する作業車両における前記車軸の実回転数を検出する実回転数検出手段の検出値に基づいて、前記車輪のスリップを防止するスリップ防止システムにおいて、前記実回転数検出手段の検出値に基づいて、各車軸の回転数差が予め定められた設定回数以上になった場合に、又は、前記実回転数検出手段の検出値に基づいて、いずれかの車軸の回転数と各車軸の平均回転数との回転数差が予め定められた設定回転数以上となった場合に、スリップが発生したと判断する第２のスリップ判断手段を具備するものである。
【０００７】
請求項３においては、スリップが発生していると判断された場合に、最も速い回転数の車軸を、前記推定回転数、又は前記平均回転数まで減速するように制御するものである。
【０００８】
請求項４においては、前記作業車両に設けられるステアリングハンドルの操作角度が、予め定めた設定角度以上操作された場合には、スリップの発生の有無を判断せず、他方、前記ステアリングハンドルの操作角度が、予め定めた設定角度の範囲内にある場合には、スリップの発生の有無を判断するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１０】
請求項１の構成により、高価な対地速度センサ等を用いることなく、スリップ発生の有無を判断することが可能となるので、従来と比較し安価にスリップ防止システムを構成することが可能となる。
【００１１】
請求項２の構成により、各車軸間の回転数差、或いは、いずれかの車軸と平均回転数との回転数差に基づいてスリップ発生防止の処理が行われているので、制御装置２は、各車軸（即ち、各車輪）の回転数バランスを把握するとともに、適切にスリップ発生防止処理を行うことが可能となる。
【００１２】
請求項３の構成により、エンジンの回転数を減速することで、従来のクラッチを利用して回転数を減速する場合と比較してエネルギーロスが少なく確実にスリップを防止することが可能となる。
【００１３】
請求項４の構成により、例えば、ステアリングハンドルが大きく操作されて、作業車両が大きく旋回して、差動ギヤの作用によって車軸間の回転数差が大きくなってしまった場合に、スリップが発生したと誤って判断することを防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下の本発明を実施するための最良の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
図１はスリップ防止システム１を採用するトラクタ２００の一例を示した概略構成図、図２は本発明のスリップ防止システム１の制御系の一例を示したブロック図、図３は制御装置が行う一連の処理の一例を示したフローチャート、図４は制御装置が行う一連の処理の一例を示したフローチャート、である。
【００１５】
＜スリップ防止システムが採用される機種＞
先ず、本発明のスリップ防止システムを採用する作業車両の一例として、図１に示すような４輪のトラクタ２００の概略構成について説明する。
尚、以下の説明においては、図１中の矢印Ａの方向をトラクタ２００の前方とし、図１中の紙面手前側をトラクタ２００の左側側面としている。
トラクタ２００の前後には前側左車輪１２ａ、前側右車輪１２ｂ、後側左車輪２２ａ、後側右車輪２２ｂが設けられている（尚、前側右車輪１２ｂ及び後側右車輪２２ｂは右側側面なので不図示）。
機体前部側のボンネット３０の内部にはエンジン３１が配置され、該ボンネット３０の後方にはキャビン４０が設けられる。
該キャビン４０の内部において、前部側のダッシュボード１７の近傍にはステアリングハンドル１６が配設され、その後方には座席１８が配設される。更に、このキャビン４０の上部にはルーフ４１が設けられ、側面側にはドア４２が設けられている。
エンジン３１の後部にはクラッチハウジング３４が配置され、クラッチハウジング３４の後部に変速機３２が配設され、駆動力を前側車輪と後側車輪へ分岐するための分岐ギヤボックス３３が設けられている。
尚、分岐ギヤボックス３３の出力側については後ほど図２を用いて説明する。
また、トラクタ２００の後部には、トラクタ２００の機体後部に設けられる油圧シリンダに接続されることで昇降操作されるロータリ耕耘装置５０が連結されている。
【００１６】
＜制御装置＞
次に、上述のようなトラクタ２００に本発明のスリップ防止システム１を採用した場合における制御系の概略構成の一例について説明する。
先ず、スリップ防止システム１には、システム全体において記憶、演算、解析、制御を行うための制御装置２が設けられている。
この制御装置２には、上記４つの車輪の車軸である前側左車軸１１ａ、前側右車軸１１ｂ、後側左車軸２１ａ、後側右車軸２１ｂの各々には、それらの実際の回転数（以下、「実回転数」という）を検出する前側左車軸回転数センサ３ａ、前側右車軸回転数センサ３ｂ、後側左車軸回転数センサ４ａ、後側右車軸回転数センサ４ｂの計４つの回転数センサと接続されている。
即ち、これら４つのセンサが、各車軸の実回転数を検出する実回転数検出手段の一例である。
また、制御装置２には、燃料噴射弁５、エンジン回転数センサ６、及び変速機３２の変速比を検出する変速比検出センサ７と接続されている。
【００１７】
＜差動ギヤ＞
分岐ギヤボックス３３の出力は、前輪側出力軸３３ｃ及び後輪側出力軸３３ｄの２つの出力軸によって、前側差動ギヤ１０及び後側差動ギヤ２０に伝達される。
前側差動ギヤ１０は、前輪側出力軸３３ｃの回転力を前側左車軸１１ａ及び前側右車軸１１ｂに分岐するものである。
後側差動ギヤ２０は、後輪側出力軸３３ｄの回転力を後側左車軸２１ａ及び後側右車軸２１ｂに分岐するものである。
【００１８】
＜操舵角センサ＞
また、ステアリングハンドル１６の一端には、前輪（前側左車輪１２ａ及び前側右車輪１２ｂ）を操向する操向ラック１５に歯合する操向ギヤ１６ａが設けられている。
更に、ステアリングハンドル１６と操向ギヤ１６ａとを接続する軸には、該軸の回転量を検出する操向センサ１３が設けられている。但し、操向ラック１５の代わりにタイロッドを用いて操向したり、油圧シリンダ等を用いて操向操作するように構成することもでき、操向センサ１３は前輪の操向角を検知する構成であればよい。
更に、この操向センサ１３は制御装置２に接続されているので、制御装置２は操向センサ１３の検出値に基づいてステアリングハンドル１６の操作角度を認識することができる。
【００１９】
＜推定回転数と実回転数との差で判断＞
ここで、本発明のスリップ防止システム１がスリップの発生を認識する処理について図３のフローチャートを用いて説明する。
制御装置２は、エンジン回転数センサ６及び変速比検出センサ７から得られる検出値に基づいて各車軸（即ち、前側左車軸１１ａ、前側右車軸１１ｂ、後側左車軸２１ａ、後側右車軸２１ｂを意味し、以下単に「各車軸」と表記する）の推定回転数を算出するとともに、各車軸回転数センサ（前側左車軸回転数センサ３ａ、前側右車軸回転数センサ３ｂ、後側左車軸回転数センサ４ａ、後側右車軸回転数センサ４ｂを意味し、以下単に「各車軸回転数センサ」と表記する）から各車軸の実回転数を検出する（Ｓ１０）。
制御装置２は、上記ステップＳ１０で得られた推定回転数と実回転数との回転数差が、予め定められた設定回転数以上であるか否かを判断する（Ｓ２０）。
このステップＳ２０の判断で、設定回転数以上と判断された場合は処理がステップＳ３０へ移行し、他方、設定回転数以下と判断された場合は再び処理がステップＳ１０へ移行する。
ステップＳ２０の判断で設定回転数以上と判断された場合に、制御装置２は、スリップが発生していると判断する（Ｓ３０）。
理論的には、エンジン回転数と変速比さえ決まれば、他の車輪径等の諸元は変わらないので各車軸の回転数を推定回転数として求められるが、前側差動ギヤ１０や後側差動ギヤ２０を設けているので、実回転数と推定回転数とは一致せず若干の回転数差が生じている。
しかしながら、作業車両や差動ギヤ等の仕様や特性からは通常発生しないような大きな回転数差が発生した場合には、スリップが発生していると判断する必要がある。
そこで、ステップＳ３０においては、制御装置２が、回転数差が上記設定回転数以上となった場合にスリップが発生していると判断している。また、スリップ発生の有無を判断しているのは制御装置２であるので、該制御装置２はスリップ判断手段の一例である。
尚、上記設定回転数は、作業車両や差動ギヤの仕様や特性から許容できる最大限の回転数差として、作業車両の開発段階等において予め求めて制御装置２に記憶させることができる。この回転数差は速度が速くなる程大きく設定している。
そして、制御装置２は、上記ステップＳ３０にてスリップが発生していると判断したので、スリップの発生を防止する処理を行う（Ｓ４０）。
このようにしてスリップの有無の判断を行うので、高価な対地速度センサ等を用いることなく、スリップ発生の有無を判断することが可能となるので、従来と比較し安価にスリップ防止システムを構成することが可能となる。
【００２０】
＜各車軸間の回転数の差＞
上述とは異なる判断処理について説明する。
先ず、制御装置２は、各車軸回転数センサから各車軸の実回転数を検出し、その検出した各車軸同士の回転数差を算出する（Ｓ１１）。
そして、制御装置２は、ステップＳ１１で算出された回転数差が予め定められた設定回転数以上であるか否かを判断する（Ｓ２１）。
このステップＳ２１の判断で、設定回転数以上と判断された場合は処理がステップＳ３１へ移行し、他方、設定回転数以下と判断された場合は再び処理がステップＳ１１へ移行する。
ステップＳ２１の判断で設定回転数以上と判断された場合に、制御装置２は、スリップが発生していると判断する（Ｓ３１）。
つまり、各車軸間において、作業車両や差動ギヤ等の仕様や特性からは通常発生しないような大きな回転数差が発生した場合には、スリップが発生していると判断するのである。
そして、制御装置２は、上記ステップＳ３１にてスリップが発生していると判断したので、スリップの発生を防止する処理を行う（Ｓ４１）。
【００２１】
＜いずれかの車軸と各車軸の平均回転数との差＞
上記ステップＳ１１、ステップＳ２１の処理を以下のように行っても良い。
上述のステップＳ１１において、制御装置２は、各車軸の回転数を検出して、その平均値を算出する。
そして、上述のステップＳ２１において、制御装置２は、いずれかの車軸の回転数と上記平均回転数との回転数差が、予め定められた設定回転数以上であるか否かを判断する。
つまり、各車軸の平均的な回転数に対して、作業車両や差動ギヤ等の仕様や特性からは通常発生しないような大きな回転数が発生した場合には、スリップが発生していると判断するのである。
この判断で、設定回転数以上と判断された場合には上述のステップＳ４１と同様に、制御装置２はスリップの発生を防止する処理を行う。
上述したように、各車軸間の回転数差、或いは、いずれかの車軸と平均回転数との回転数差に基づいてスリップ発生防止の処理が行われているので、制御装置２は、各車軸（即ち、各車輪）の回転数バランスを把握するとともに、適切にスリップ発生防止処理を行うことが可能となる。
【００２２】
＜減速制御＞
上述のステップＳ４０、及びステップＳ４１等で行うスリップの発生を防止する処理について説明する。
例えば、制御装置２は、最も速い回転数の車軸を、上記推定回転数、又は上記各車軸の平均回転数まで減速するように、エンジン３１の回転数を制御する処理を行う。
この場合に、制御装置２は、エンジン３１の回転数を略保ったまま、変速装置を低速側に変速する。つまり、変速比を大きくし、最も速い回転数の車軸の回転が低下するように変速レバー等をモータまたはシリンダ等のアクチュエータで操作する処理を行うのである。
このように減速することで、従来のクラッチを利用して回転数を減速する場合と比較してエネルギーロスが少なく確実にスリップを防止することが可能となる。
また、本機に作業機を装着している場合には、スリップを防止するための処理について、速度を低下する制御に代えて、または、更に追加して、作業機を設定高さ上昇させるように制御することも可能である。
【００２３】
＜操作角度＞
また、上記ステップＳ１０からＳ４０、又は上記ステップＳ１１からＳ４１に示したようなスリップの発生の有無を判断する一連の処理を行うか否かのを、ステアリングハンドルの操作角度に基づいて行うことも可能である。
この場合、例えば、制御装置２は、操向センサ１３から取得できるステアリングハンドルの操作角度が、予め定めた設定角度以上になった場合にはスリップ発生の有無の判断を行わず、他方、設定角度の範囲内である場合にはスリップ発生の有無の判断を行う処理を行うのである。つまり、直進状態であれば、作業中であるため、スリップしたかどうかを検知し、旋回する場合には作業は行っていない状態であり、回転数差が発生するので、スリップの判断は行わないのである。
このような処理を行うことで、以下のような状況で作業効率を下げることがなくなる。
例えば、圃場端で旋回する場合には、ステアリングハンドル１６が大きく操作され、上述した前側差動ギヤ１０や後側差動ギヤ２０の作用によって、左右の車輪間の回転数差が大きくなるので、スリップが発生しているかどうかは判断できない。
つまり、このような場合には、制御装置２はスリップが発生していると誤って判断してしまうので、上述したように、ステアリングハンドル１６の操作角度が設定角度以上に操作されるような大きな操作が行われた場合には、スリップの有無を判断する処理を行わないようにすることで、上述のような作業効率を下げることを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】スリップ防止システム１を採用するトラクタ２００の一例を示した概略構成図。
【図２】本発明のスリップ防止システム１の制御系の一例を示したブロック図。
【図３】制御装置が行う一連の処理の一例を示したフローチャート。
【図４】制御装置が行う一連の処理の一例を示したフローチャート。
【符号の説明】
【００２５】
１  スリップ防止システム
２  制御装置
３ａ  前側左車軸回転数センサ
３ｂ  前側右車軸回転数センサ
４ａ  後側左車軸回転数センサ
４ｂ  後側右車軸回転数センサ
６  エンジン回転数センサ
７  変速比検出センサ
１３  操向センサ
５０  ロータリ耕耘装置
２００  トラクタ
【図１】
2006218974.tif 000003
【図２】
2006218974.tif 000004
【図３】
2006218974.tif 000005
【図４】
2006218974.tif 000006